题目：硼掺杂金刚石薄膜电极及其在电化学生物传感器中的应用研究

糖类物质是涉及生命活动的一类十分重要的生物分子。由单糖、寡糖或多糖等与蛋白质或脂类连接形成的糖化合物广泛的存在于生物体中，在生命过程中具有十分重要的意义。细胞表面的糖化合物不仅参与正常细胞的识别、细胞黏附和细胞间信号传导等重要的生命过程并在其中起着举足轻重的作用，而且也与细胞病变、病原感染等过程有着十分密切的联系。有关糖的研究将成为生命科学中的中心研究课题之一。电化学生物传感器灵敏度高、响应快、操作简便、仪器价格低，在生物大分子的相关研究中应用极为广泛。但在大多糖生物传感器制备过程中，都需要对糖类分子进行化学修饰使其带上活性官能团以便于其在基底上的固定，这一过程复杂繁琐、成本高、可操作性差，且经过修饰的糖分子的天然结构及功能会受到影响。目前，糖生物传感器的研究主要集中于固定化方法的研究，寻找新的检测技术和发展无标记、实时的检测手段。
本论文的研究目的是探索建立简单直接的糖固定化方法，将糖分子直接固定在基底表面，以制备具有高灵敏度、高选择性的电化学聚糖生物传感器。本论文主要由以下五部分组成。
第一章是引言。本章简要介绍了电化学生物传感器原理、硼羟基与糖相互作用的原理、硼掺杂金刚石电极性能以及电化学交流阻抗技术，概述了糖固定化方法的研究进展和硼掺杂金刚石电极表面功能化方法及研究进展。最后阐述本论文的选题背景、研究目的和研究内容。
第二章是“硼化合物掺杂碳电极的制备及其性能的研究”。本研究中制备了硼化合物掺杂的石墨电极并研究了其基本的电化学性能。发现其在 NADH 溶液中有较好的电催化作用，降低 NADH 的氧化过电位从约0.56 V 降到0.37 V 约0.2 V，成功的解决了尽管 NADH/NAD+氧化还原对表观电位较低，而在传统的裸电极上却有很高的过电位的难题。
第三章是“硼掺杂金刚石薄膜电极的氧化处理及其表征”。本研究中对氢终端的硼掺杂金刚石薄膜电极进行了电化学氧化处理，并对处理前后的电极表面的性能进行了接触角法、红外吸收光谱法、拉曼光谱法、电化学交流阻抗法等系列表征。接触角实验证明经过电化学氧化处理后的硼掺杂金刚石电极表面产生了亲水性基团如羟基、羧基等；红外吸收光谱和拉曼光谱测试显示经过电化学氧化处理后的电极表面产生了硼羟基；电化学交流阻抗法测试结果证实了硼掺杂金刚石电极较传统的玻碳电极而言结构稳定且抗蛋白的非特异性吸附能力强。以上结果证实表面带有硼羟基的电极得以成功制备，这一经过修饰后的电极有待于用于今后的生物传感器的制备，省去了对糖类分子进行提前修饰的繁琐步骤，且保持了其天然结构和活性。
第四章是“以硼掺杂金刚石为基础电极的Con A 交流阻抗传感器的研究”。本研究基于硼羟基与糖类等多羟基化合物可以形成酯环类化合物的原理，将甘露聚糖直接固定在基底电极表面从而制备了电化学聚糖生物传感器。以电化学氧化处理后的硼掺杂金刚石电极为基底电极，将甘露聚糖分子通过与硼酸羟基的脱水酯化作用键合固定在电极表面，构建电化学聚糖生物传感器，识别检测目标物伴刀豆球蛋白Con A。测试结果显示：电子传递电阻即阻抗值的变化率与伴刀豆球蛋白的浓度在5×10-11 mol·L-1 到 5×10-9mol·L-1之间呈良好的线性关系，线性回归方程为ΔRet/Ret= 0.22 lg c + 2.72（其中 c 为伴刀豆球蛋白的浓度，单位为mol·L-1），回归系数 r 为0.9668，检出限为4.37×10-13 mol·L-1（S/N=3）。制备的传感器对目标凝集素有较好的选择性。该传感器具有制备方法简单，灵敏度较高等优点。
第五章是“结论与展望”。本章对本论文的研究成果进行了系统的总结，并对工作中仍需进一步补充和完善的研究工作进行了展望。